ВЕКТОРНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА, Советский патент 1973 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Данный способ может быть использован при создании устройств измерения динамических характеристик термопреобразователей.

Известен векторный способ определения фазового сдвига, вносимого малоинерционным термосопротивленмем, основанный на измерении угла сдвига фаз между током и напряжением на резисторе.

Этот способ весьма трудоемок и связан с измерениями параметров элиппса на экране осциллографа.

Цель Изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения. Достигается она тем, что по предлагаемому способу измеряют отношение двух последовательных сигналов с диагонали измерительного моста по мере роста постоянного тока через мост, а именно в положении квазиравновесия, при котором сигнал минимален, .и в положении равновесия по постоянному току.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего даншый способ измерений; на фиг. 2 - векторная диаграмма снимаемых с моста напряжений.

Блок-схема содержит генератор синусоидальных колебаний /, селективный усилитель 2 с микровольтметром 3, полупроводниковый триод 4, гальванометр 5, амперметр 6, магазины сопротивлений 7 и S, термосопротивление 3, резисторы 10-12 и емкость 13. Схема запитывается от стабилизатора постоянного тока с выходными клеммами 14.

U

На векторнои диаграмме вектору напряжения и соответствует вектор АА, а вектору и - вектор АБ. Угол между векторами равен ф.

Электрическая схема определения фазового сдвига, вносимого термосопротивлением, представляет собой обычный мост Уитстона, включенный в коллекторную цепь триода 4. Одна пара плеч моста образована одннаковыми сопротивлениями 10, 11, а в другую пару включены термосопротивление 9 и магазин сопротивлений 7.

Процесс измерения сдвига фаз состоит в следующем.

Постоянный сток с клемм 14 через переход эмиттер-база триода 4 устанавливают по амперметру 6 с помощью магазина сопротивлений 8 таким, чтобы величина составляла 60-70% от максимального допустимого для

нити чувствительного элемента термосопротивления 9. Затем мост балансируют при этом токе сопротивлением 7 по гальванометру 5. Режим работы триода 4 подбирают так, чтобы ток коллектора i заметно увеличивался по

мере прогрева перехода эмиттер-коллектор.

Таким образом, во времени ток через термосопротнвление растет.

При включении генератора 1 через датчик 9 дополнительно протекает переменная составляющая тока jm sin (s)t.

Общий ток равен

/ : t (j) + г„ sin со/,

где l(t) - постоянная составляющая тока через датчик;

(О - круговая частота генератора. Нить датчика при прохождении тока -t нагревается и сопротивление ее увеличивается. Постоянному току i(t) соответствует частотнонезависимое сопротивление , а переменному imsin coif - частотнозависимое Гд Гд((й). Падение напря}кения на датчике будет

и и + и,

где частотнонезависимое напряжение и - iRs Rd i sin ai,

a частотнозав;исимое напряжение

и irg (u)) -|- i m (u) sin u).

Напряжение и отстает по фазе от напряжения и па угол ф (см. фиг. 2).

Установив величину магазина сопротивлений 7 примерно равной ,, гальванометром 5 фиксируют небаланс моста по постоянному току. Этому разбалансу соответствуют значения вектора напряжения , . АБ-.1, которые он принимает последовательно по мере роста в цепи датчика (см. фиг. 2). Пр:и этом модуль вектора уменьщается, а фаза его последовательных значений поворачивается. В какой-то момент этот сигнал принимает минимальное значение (вектор AB-t). Этот вектор повернут относительно вектора U на 90° и представляет собой проекцию вектора и на вертикальную ось по отнощению к вектору и. Это положение квазиравновесия моста, при котором фиксируют сигнал с диагонали моста по селективному усилителю 2 с микровольтметром 3.

Далее ток, продолжая нарастать, произведет самобалансировку по постоянному току. В

0 этот момент по микровольтметру 3 фиксируют модуль переменного сигнала, который соответствует модулю вектора АБ (вектор и. Отнощение модулей векторов будет АБ-1

-W

5

где ф - фазовый сдвиг, вносимый термосопротивлением. Зависимость модуля вектора (АБ) от частоты генератора f есть амплитудно-частотная характеристика термосопротивления, а зависимость ф ф(/) -его фазочастотная характеристика. Линия, которую в координатной плоскости описывает конец вектора АБ при изменении частоты генератора от О

5 до со, определяет амплитудно-фазовую характеристику.

Предмет изобретения

Векторный способ определения фазового 0 сдвига, вносимого малоинерционным термосопротивлением, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и упрощения процесса измерения, измеряют напряжения на диагонали измерительного моста по мере роста 5 постоянного тока через мост, фиксируют нанряжен1;я в полом ении квазиравновесия и в положении равновесия по постоянному току и находят отношение.